k_d – коэффициент динамичности зависящий от режима работы крана

n_c – коэффициент сочетания

Расчётная тормозная сила от одного колеса

Определение расчётных усилий

Расчётные моменты:

α – коэффициент учитывающий собственную массу и нагрузку на тормозных площадках

Расчётные поперечные силы:

Подбор сечения подкрановой балки

Определяем W_х.тр, с учётом ослабления верхнего пояса отверстиями для крепления рельса

Определяем h_min из условия требуемой жёсткости и h_opt с γ_f=1,1

Принимаем h=90 см

h_w=900 – 40=860 мм

Требуемая толщина стенки из условия прочности на срез:

Требуемая толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости:

Е=2,06∙10⁵ МПа – модуль упругости стали

Принимаем из условия прочности t_w= 8 мм

Принимаем предварительно стенку балки 860х8

А_w=86∙0,8=68,8 см²

Определяем требуемую площадь сечения поясов

Учитывая воздействие боковых сил сечения поясов, принимаем несколько большую площадь. По конструктивным требованиям b_fв>400 – из условия крепления кранового рельса накладками.

Принимаем b_f = 420 мм и t_f = 16 мм. Тогда А_fв=А_fн=67,2 см²

Проверка местной устойчивости стенки сжатого пояса

→местная устойчивость сжатого пояса обеспечена

Т ормозную балку конструируем из 24 и листа стали t_тб=6 мм и b_тб=1250 мм

Рис. Сечение подкрановой и тормозной балок

b=(b₀+λ) – (Δ ₁ +Δ ₂ +b_f/2)+Δ₃=(500+1000) – (50+20+210)+30=1250 мм

Определяем геометрические размеры принятого сечения

Момент инерции сечения балки нетто (с отверстиями в верхнем сжатом поясе 2d2,5

Момент сопротивления симметричного сечения

Определяем положение центра тяжести тормозной балки относительно оси подкрановой балки:

Момент инерции сечения тормозной балки нетто относительно оси

Момент сопротивления правой грани верхнего пояса балки

Статический момент полусечения

Проверка прочности

По нормальным напряжениям в нижнем поясе

По касательным напряжениям

По напряжениям местного смятия стенки

Исходя из результатов проверок прочность принятого сечения обеспечена.

Проверка жёсткости и устойчивости

Определяем прогиб балки

Жёсткость подобранного сечения обеспечена.

Общая устойчивость подкрановой балки обеспечена тормозной конструкцией и не проверяется.

Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки

Определяем условную гибкость стенки

устойчивость стенки нужно проверять

а – расстояние между рёбрами жёсткости

Принимаем а=1,5 м (кратно l=6 м)

Размеры отсека стенки

Принимаем подкрановую балку с двухсторонними поясными швами и двухсторонними основными поперечными рёбрами жёсткости

Принимаем

Толщина ребра равна:

Принимаем

Проверяем устойчивость крайнего и среднего отсеков.

Проверка устойчивости среднего отсека

Изгибающие моменты

Р ис. К проверке среднего отсека

Поперечные силы

Определяем напряжения

Определяем критические напряжения для отсека 1,5х 0,868

Соотношение размеров отсека

Соотношение

Коэффициент защемления стенки равен:

Устойчивость стенки проверяем по формуле

Устойчивость стенки при действии максимальных напряжений обеспечена

П роверка устойчивости крайнего отсека

Рис. К проверке устойчивости крайнего отсека

Изгибающие моменты

Поперечная сила

Определяем напряжения

Устойчивость стенки проверяем по формуле

Устойчивость стенки при действии максимальных напряжений обеспечена

Расчёт опорного ребра

Для передачи опорного давления балки на колонну устанавливают торцевую диафрагму с фрезерованным торцом. Площадь строганного края опорного ребра определяют из условия смятия.

, где

R_р – расчётное сопротивление стали смятию.

Р ис. Опорное ребро

Конструктивно

Принимаем

Проверяем устойчивость опорной части относительно оси у

Момент инерции опорной части

Радиус инерции

Определяем

Проверяем устойчивость опорной части балки по формуле

устойчивость опорной части обеспечена.

Расчёт поясных швов

Поясные швы приняты двухсторонними, т. к. на подкрановую балку действуют динамические нагрузки.

• по металлу шва

• по металлу границы сплавления

- сдвигающая сила

S – статический момент пояса

- сминающая сила

Назначаем поясные швы минимально возможной толщины при сварки листов

Принимаем катет шва

Расчёт подкрановой балки на выносливость при

– расчётное сопротивление по временному сопротивлению стали

– расчётное сопротивление усталостному разрушению

α – коэффициент учитывающий количество циклов загружения

→Выносливость балки обеспечена.

Расчет поперечной рамы с шарнирным прикреплением ригеля к колоннам

Здание однопролетное, отапливаемое с мостовыми кранами среднего режима работы.

Пролет цеха – ;

Уровень головки кранового рельса – .

Компоновка рамы

Основные величины:

– наименьшая отметка головки кранового рельса, которая задается из условия необходимой высоты подъема крюка над уровнем пола,

– расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия

, где

– вертикальный габарит крана;

– зазор, установленный по требованиям техники безопасности;

– размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия

.

Окончательно (кратно ).

Внутренний габарит цеха

Принимаем (кратно ).

Высота верхней части стойки

, где

– из расчета подкрановой балки;

– высота кранового рельса КР‑120.

Высота нижней части стойки

Высота стойки рамы

Высота фермы на опоре

.

Высота покрытия от низа ригеля до конька кровли

.

Определяем размер элементов рамы по горизонтали , , .

Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси , т.к. .

Ширина верхней части колонны

.

Необходимо, чтобы , имеем .

Ширина нижней части колонны

, где

, т.к. .

Условие необходимой жесткости колонны

Габарит безопасности движения крана

.

-условие свободного прохода крана обеспечивается.

Рис. Конструктивная схема рамы

Нагрузки, действующие на раму

Постоянные нагрузки

Покрытие принято по стальным прогонам и профилированному настилу.

Таблица Сбор нагрузок

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка,
1.	Защитный слой 15 мм из гравия, втопленного в мастику	0,3	1,3	0,39
2.	Водоизоляционный ковер из трех слоев рубероида	0,1	1,3	0,13
3.	Утеплитель 100 мм из плитного пенопласта ( )	0,05	1,2	0,06
4.	Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,05	1,2	0,06
5.	Стальной профилированный настил	0,155	1,05	0,16
6.	Стальной каркас комплексной панели	0,13	1,05	0,14
7.	Стропильные фермы со связями	0,2	1,05	0,21
Итого общая нагрузка		0,985		1,15

Постоянная линейная нагрузка на ригель

, где

– угол ската кровли.

Для покрытий промзданий принимается из-за малости угла ската.

Расчетное давление на колонну от покрытия

Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа

, где

– расстояние между осями надкрановой и подкрановой части колонны.

.

Рис. К расчету расстояния между осями колонны

Нагрузки от стенового ограждения

Стены приняты из ребристых панелей толщиной 300 мм. Нагрузка от них передается на фундаментные балки и при расчете рамы не учитывается.

Снеговая нагрузка

Снеговой район – IV.

т.к. т.е.

Расчетная поверхностная снеговая нагрузка на покрытие

т.к. см. СНиП «Нагрузки и воздействия».

Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель

.

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки

.

Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа

.

Нагрузки от мостовых кранов

Вертикальное давление на среднюю колонну продольного ряда определяется от действия двух сближенных кранов с помощью линий влияния опорного давления.

Рис. Нагрузки от мостовых кранов

Ординаты линий влияния

Пролет крана .

По ГОСТ на краны . Масса крана с тележкой , сила тяжести .

Нагрузка от подкрановых конструкций определяется приближенно. площади пола.